KR102155056B1 - 배터리를 가열시키기 위한 전기 모터 폐열 모드 - Google Patents

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에단 스윈트
레브 페도셰프
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Abstract

전기 모터는 케이스, 단부-권선들을 포함하는 고정자, 회전자 베어링들을 통해 상기 케이스에 연결되는 회전자, 구동 모터 유체 펌프 및 구동 모터 전자 장치를 포함한다. 상기 회전자는, 빈 원통형 몸체, 제 1 샤프트 부분, 제 2 샤프트 부분, 유체 공급 튜브 및 복수의 유체 출구 포트들을 포함하며, 상기 유체 공급 튜브는 유체 수용 단부 및 유체 공급 단부를 가지며, 상기 유체 공급 단부는 상기 빈 원통형 몸체 안으로 연장한다. 구동 모터 전자 장치는 회전자의 회전을 야기하지 않고 고정자로 전력을 공급한다. 회전자 및 고정자로부터 열을 수집하기 위해 구동 모터 유체 펌프는 유체를 유체 공급 튜브를 통해 빈 원통형 몸체로 펌핑하고, 유체를 복수의 유체 출구 포트들로부터 펌핑하고, 고정자 단부-권선들로 펌핑한다. 그 다음에 구동 모터 유체 펌프는 배터리를 가열시키기 위해 유체를 열 교환기로 순환시킨다.

Description

배터리를 가열시키기 위한 전기 모터 폐열 모드
본 발명은 전기 모터들에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 이용하는 배터리를 가열시키기 위해 전기 모터를 사용하는 것에 관한 것이다.
본 출원은 출원번호가 62/346,741이고, 출원일이 2016년 6월 7일이고, 발명의 명칭이 "ELECTRIC MOTOR COOLING SYSTEM AND ROTOR DISCHARGE PROTECTION"인 미국 가출원에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 전체로서 참조로 여기에 통합되며 본 출원의 일부를 이룬다.
전기 모터들은 상당한 열, 특히 차량의 견인(traction) 모터에 의한 열을 발생시키며, 크기 및 무게 제약들이 고 전력 출력을 위한 필요성과 결합된다. 전기 모터 과열은 모터 권선 절연이 빠르게 손상되도록 야기한다. 전기 모터 온도의 매 섭씨 10-도 상승에 대하여, 절연 수명은 절반으로 줄어든다. 과열에 의한 다른 문제는 회전자에 있는 영구 자석들이 과열시에 자신의 자기 특성을 잃어버리게 되어, 효율성 손실로 이어지는 것이다. 유도 모터들에 있어서, 이들의 구리 권선들의 온도 증가는 유도 모터의 효율성을 감소시킨다 - 구리의 전기 저항성은 매 섭씨 10-도 온도 증가에 대하여 4% 증가한다. 그리하여, 외부 모터 컴포넌트들(예를 들어, 케이스, 고정자)뿐만 아니라 내부 모터 컴포넌트들(예를 들어, 회전자)의 냉각이 중요하다. 전기 모터는 넓은 범위의 주변 온도들, 습도 레벨들 및/또는 먼저/티끌 레벨들에 영향을 받기 때문에, 전기 모터 냉각 시스템은 주변 동작 환경에서의 큰 변동들에 걸쳐서 효율적으로 동작하여야 한다.
차량의 전기 모터에 대한 냉각 요건들을 충족시키기 위한 많은 상이한 해결 방법들이 제시되었다. 예를 들어, 미국 특허 제6,191,511호는 모터 내의 온도 균형을 달성하기 위한 시도에서 폐쇄 루프, 액체 냉각 회로의 사용을 제시하고 있으며, 냉각 회로는 고정자 및 빈(hollow) 회전자 샤프트 모두를 통해서 냉각제(전형적으로, 오일, 예컨대 자동 변속 오일 또는 유사한 타입의 오일과 같은 유체)를 통과시킨다. 고정 주입 튜브가 빈 회전자 샤프트 내에 있고, 주입 튜브는 고정자 플랜지(flange)로 고정된다. 유체는 주입 튜브를 통해서 회전자 샤프트의 단부로 펌핑되며, 여기에서 유체는 주입 튜브의 공동(cavity) 및 빈 회전자 샤프트 사이에서 통과된다. 그 다음에 유체는 고정자 구조를 냉각시키고 주입 튜브로 되돌아오기 전에 고정자의 길이 및 주변부에 걸쳐 연장하는 원통형 냉각 챔버를 통과한다.
미국 특허 제6,329,731호는 액체 냉각된 전기 모터를 제시하고 있으며, 여기에서 유성 기어의 메인 엘리먼트들 중 하나가 냉각 회로의 변위 펌프를 구동시킨다. 유체는 고정 튜브를 통해 펌핑되며, 빈 회전자 샤프트가 고정 튜브 주위에서 회전한다. 그 다음에 유체는 모터 및 유성 기어 케이싱으로 통합된 라디에이터를 거쳐 통과하기 전에 고정 튜브 및 빈 회전자 샤프트 사이를 통과한다.
미국 특허 제7,156,195호는 유체가 모터 케이스가 아니라 감속 기어 케이스 내에 모이게 되는 전기 모터를 제시하고 있으며, 그에 의해 모터 자석들의 손실 및 변형을 방지한다. 저장소로부터의 유체는 구동 샤프트에 있는 통로의 단부를 통해서 펌핑되며, 여기에서 유체는 모터를 향하여 유동한다. 유체의 일부가 감속 기어들로 스프레잉되는 동안, 유체의 나머지 부분은 구동 샤프트 및 감소 기어 샤프트 및 모터 출력 샤프트 사이에서 펌핑된다.
이러한 종래의 해결 방안들은 다수의 단점들을 가지고 있다. 이들은 회전자의 길이를 따라서 상이한 열 생성 위치들을 처리하는데 실패하였다. 회전자의 단부 또는 원위 부분들과 비교될 때, 보다 많은 열이 회전자의 중심 부분에서 생성되는 경향이 있다. 종래 기술의 해결 방안들은 회전자의 일 원위 부분으로부터 회전자의 다른 원위 부분으로 유동하는 유체를 이용하여 냉각하려는 경향을 보이며, 이는 단부에서 단부로 그리고 단부에서 회전자 중심으로의 열 변화도(gradient)를 야기한다. 또한, 종래 기술의 해결 방안들은 다수의 상대적으로 복잡한 부품들을 포함하며, 이는 상대적으로 높은 생산 비용 및 상대적으로 높은 실패 비율을 보이게 된다.
배터리 전력 전기 차량들의 동작에서의 다른 문제점은 배터리들의 동력이 낮은 온도들에서 효율적으로 동작하지 않는다는 점이다. 전기 차량들의 보급이 늘어남에 따라, 많은 전기 차량들은 추운 겨울이 있는 환경에서 그리고/또는 항상 추운 장소에서 사용된다. 전기 차량들이 적당한 효율성 레벨로 동작하도록 유지하기 위하여, 전기 차량들은 수용가능한 동작 온도로 배터리들을 유지하도록 내부에 저장되거나 또는 외부에서 전원을 공급받는 배터리 히터들을 사용하여야 한다. 물론, 이러한 해결 방안은 가열된 저장 위치가 이용가능하지 않거나 또는 외부 전원이 이용가능하지 않을 때 작동하지 않는다.
본 개시 내용의 제 1 실시예에 따르면, 전기 모터는 케이스(case), 단부-권선(end-winding)들을 갖는 고정자, 회전자 베어링들을 통해 상기 케이스에 연결되는 회전자, 구동 모터 유체 펌프 및 구동 모터 전자 장치(electronics)를 포함한다. 상기 회전자는 빈(hollow) 원통형 몸체, 제 1 샤프트 부분, 제 2 샤프트 부분, 유체 공급 튜브(fluid feed tube) 및 복수의 유체 출구 포트들을 포함한다. 빈 원통형 몸체는 내측 벽, 외측 벽, 제 1 원위(distal) 단부 및 제 2 원위 단부를 포함한다. 제 1 샤프트 부분은 빈 원통형 몸체의 제 1 원위 단부에 연결된다. 제 2 샤프트 부분은 빈 원통형 몸체의 제 2 원위 단부에 연결된다. 유체 공급 튜브는 유체 수용 단부(fluid receive end) 및 유체 공급 단부(fluid feed end)를 가지며, 유체 공급 단부는 빈 원통형 몸체 안으로 연장(extend)한다.
폐열 모드(waste heat mode)에서, 구동 모터 전자 장치는 회전자의 회전을 야기하지 않고 고정자에 전력을 공급한다. 또한, 폐열 모드에서, 빈 원통형 몸체로부터의 유체가 유체 출구 포트들을 통해 고정자 단부-권선들로 스프레잉(spray)되고 고정자 단부-권선들로부터 열을 수집(collect)하게 하도록 구동 모터 유체 펌프는 빈 원통형 몸체를 유체로 적어도 부분적으로 채운다(fill). 또한, 구동 모터 유체 펌프는 배터리를 가열하기 위해 유체를 열 교환기로 순환시킨다.
본 개시 내용의 전기 모터를 통해, 회전자가 정지(stationary)한 동안 유체는 고정자의 단부-권선들에 의해 가열되고 획득된 열은 배터리를 가열하는데 사용된다. 그리하여, 별개의 배터리 가열 구조가 필요하지 않으며, 전기 모터 및 배터리에 의해 서비스되는 머신(machine)의 복잡성 및 비용을 줄이게 된다.
전기 모터는 다수의 추가적인 특징들 및 구조들을 포함할 수 있다. 이러한 특징들 및 구조들은 이러한 특징들 및 구조들 중 몇몇, 이러한 특징들 및 구조들 모두, 또는 이러한 특징들 및 구조들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다. 전기 모터는 유체 순환 배관(fluid circulation piping)을 더 포함할 수 있으며, 유체 순환 배관은, 구동 모터 유체 펌프 출력 및 제 2 샤프트 부분의 유체 수용 단부 사이에 연결된 출력 부분 및 케이스 상의 유체 수집 포인트(fluid collection point) 및 구동 모터 유체 펌프 입력 사이에 연결된 입력 부분을 가진다. 전기 모터는 유체를 냉각시키도록 구성되는 라디에이터 및/또는 구동 모터 유체 펌프 및 라디에이터 사이에 연결된 열 교환기를 더 포함할 수 있다.
유체 공급 튜브의 유체 공급 단부는 유체를 전기 모터의 빈 원통형 몸체의 내측 벽으로 스프레잉하도록 구성되는 복수의 유체 스프레이 포트들을 포함할 수 있다. 전기 모터는, 회전자에 연결되고, 유체를 복수의 유체 출구 포트들로부터 고정자 단부-권선들로 굴절(deflect)시키도록 구성되는 오일 분배 링을 포함할 수 있다.
전기 모터는 구동 모터 유체 펌프 출구 및 구동 모터 유체 펌프 입구를 가지는 구동 모터 유체 펌프를 포함할 수 있다. 전기 모터는 유체 순환 배관 및 구동 모터 유체 펌프 전자 장치를 더 포함할 수 있으며, 유체 순환 배관은, 구동 모터 유체 펌프 출구 및 제 2 샤프트 부분의 유체 수용 단부 사이에 연결된 출력 부분 및 케이스 상의 유체 수집 포인트 및 구동 모터 유체 펌프 입구 사이에 연결된 입력 부분을 가진다. 전기 모터는 구동 모터 유체 펌프 및 라디에이터 사이에 연결된 열 교환기를 더 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 제 2 실시예에 따르면, 전기 모터를 동작시키기 위한 방법은, 전기 모터의 회전자가 회전하게 하지 않고 고정자의 단부-권선들을 가열하도록 전기 모터의 고정자로 전력을 공급하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 가열된 유체를 생성하기 위해 적어도 고정자의 단부-권선들로부터 열을 수집하도록 유체를 유체 공급 튜브를 통해 회전자의 빈 원통형 몸체로, 복수의 유체 출구 포트들을 통해 회전자의 빈 원통형 몸체로부터 나와서, 고정자의 단부-권선들로 펌핑하는 단계를 더 포함한다. 그 다음에 상기 방법은 배터리를 가열하기 위해 가열된 유체를 열 교환기로 펌핑하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 고정자 단부-권선들에 의해 유체를 가열하고 가열된 열을 배터리를 가열시키는데 이용하도록 제공된다. 이러한 방법의 유체 유동(fluid flow)을 통해, 단일 동작이 배터리 가열을 지원한다. 그리하여, 별개의 배터리 가열 방법이 요구되지 않는다.
상기 전기 모터를 동작시키는 방법은 다수의 추가적인 동작들 및/또는 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 동작들 및/또는 특징들은 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 몇몇, 이러한 동작들 및/또는 특징들 모두, 또는 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다.
상기 방법은 유체를 빈 원통형 몸체로 펌핑하는 단계 및 유체를 유체 공급 튜브로부터 회전자의 빈 원통형 몸체의 내측 벽으로 스프레잉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체를 유체 공급 튜브로부터 스프레잉하는 단계는 유체를 빈 원통형 몸체의 내측 벽의 중심 부분으로 스프레잉하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 열 교환기 및 배터리 사이에서 냉각제(coolant)를 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 냉각제는 열 교환기에서 가열된 유체에 의해 가열된다.
도 1은 배터리 전원 전기 차량의 기본 컴포넌트들을 도시한다.
도 2는 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는, 구동 모터 냉각 시스템 및 배터리 히팅(heating) 시스템의 컴포넌트들을 도시한다.
도 3은 제시된 실시예에 따른 구동 모터의 컴포넌트들 및 구동 모터 냉각 시스템의 컴포넌트들의 일부를 도시한다.
도 4는 제시된 실시예에 따른, 특히 유체가 유동하는 방식을 보여주는, 구동 모터의 컴포넌트들 및 구동 모터 냉각 시스템의 컴포넌트들의 일부를 도시한다.
도 5a 및 5b는 회전자의 빈 중심 부분 내에 있는 유체 출구 포트들의 구성을 상세하게 나타내는, 대표적인 실시예에 따른 회전자를 도시한다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예들에 따른 구동 모터의 동작을 도시한다.
도 7은 제시된 실시예에 따른 전기 모터 냉각 및 배터리 히팅 동작들을 도시하는 플로우 다이어그램이다.
도 1은 배터리 전원 전기 차량(전기 차량)(100)의 기본 컴포넌트들을 도시한다. 전기 차량(100)은 적어도 하나의 구동 모터(견인 모터(traction motor))(102A 및/또는 102B), 대응하는 구동 모터(102A 및/또는 102B)에 연결되는 적어도 하나의 기어 박스(104A 및/또는 104B), 배터리(106) 및 (구동 모터 전자 장치를 포함하는) 전자 장치(108)를 포함한다. 일반적으로, 배터리(106)는 전기 차량(100)의 전자 장치(108)로 전기를 제공하고, 구동 모터(102A 및/또는 102B)를 이용하여 전기 차량(100)을 추진(propel)시킨다. 전기 차량(100)은 여기에 설명되지는 않으나 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 많은 수의 다른 컴포넌트들을 포함한다. 도 1의 전기 차량(100)의 구성이 4개의 휠(wheel)들을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 상이한 전기 차량들은 4개보다 적거나 또는 많은 휠들을 가질 수 있다. 또한, 상이한 타입들의 전기 차량들(100)은, 다른 타입들의 차량들 중에서, 모터 사이클들, 에어크래프트들, 트럭들, 보트들, 트레인 엔진들을 포함하는, 여기에서 설명되는 발명 개념들을 통합할 수 있다.
전기 차량(100)을 통한 다양한 동작 이슈들이 다양한 실시예들과 관련하여 여기에서 설명된다. 이러한 동작 이슈들 중 하나는 구동 모터(102A 또는 102B)의 냉각과 관련된다. 이러한 동작 이슈들 중 다른 하나는 배터리(106)의 동작 온도의 제어와 관련된다. 여기에서 후속적인 설명은 이러한 도 1의 컴포넌트들과 다시 관련될 수 있다. 공통적인 도면부호는 여기에서 설명되는 추가적인 도면들에서 식별되는 컴포넌트들을 참조하는데 사용될 수 있다.
도 2는 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는, 구동 모터 냉각 시스템 및 배터리 히팅 시스템(200)의 컴포넌트들을 도시한다. 구동 모터 냉각 시스템 및 배터리 히팅 시스템(200)은 구동 모터 유체 펌프(204), 유체 저장소(reservoir)(206) 및 전자 장치(208)를 포함하는 구동 모터 냉각 시스템(202)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 유체는 오일, 예를 들어, 자동 변속 오일, 윤활 오일, 또는 유사한 오일이다. 다른 실시예들에서, 다른 타입들의 유체가 사용될 수 있다. 구동 모터 유체 펌프(204)는 구동 모터(102A 및/또는 102B), 유체 저장소(206) 및 열 교환기(210) 사이에서 유체를 펌핑한다. 일 실시예에서, 열 교환기(210)는 물 또는 알코올 기반 냉각제를 이용하여 유체로부터 열을 교환하고 냉각을 위해 물 또는 알코올 기반 냉각제를 라디에이터(212)로 전달한다. 열 교환기(210)는 냉각제 튜브들(214)을 통해 물 또는 알코올 기반 냉각제를 배터리(106)로 순환시키기 위한 다른 펌프를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 구동 모터 유체 펌프(204)는 공통적인 유체가 사용될 때 배터리(106)의 냉각제 튜브들(214) 및/또는 라디에이터(212)로 직접 연결될 수 있다. 구동 모터 유체 펌프(204)는 전자 장치(208)에 의해 제어되며, 전자 장치(208)는 디지털 컴퓨터, 메모리 및/또는 데이터 프로세싱 및 제어 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 구동 모터 유체 펌프(204)는 구동 모터들(102A 및/또는 102B), 저장소(206), 열 교환기(210)(다른 실시예들에서, 배터리(106) 냉각제 튜브들(214)) 사이에서 유체의 유동(flow)을 제어하기 위한 제어 밸브들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서 전자 장치(208)의 제어 하에서, 열 교환기(210)는 또한 냉각제의 유동이 배터리(106) 냉각제 튜브들(214) 및 라디에이터(212)로 향하게 하기 위한 밸브들을 포함할 수 있다.
또한, 배터리(106)로부터 전기 전력을 수신하고 구동 모터(102A 및/또는 102B)에 전력을 공급하는 구동 모터 전자 장치(216)가 도 2에 도시된다. 구동 모터 전자 장치(216)는 전력 전자 장치 및 제어 전자 장치를 포함한다. 전력 전자 장치는 구동 모터(102A 및/또는 102B)의 고정자를 구동시키기 위한 인버터를 포함할 수 있다. 제어 전자 장치는 프로세싱 회로 및 메모리를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로는 소프트웨어 명령들을 실행하고 데이터를 처리하도록 구성되는 중앙 처리 유닛, 커스터마이즈된 제어 회로 또는 다른 회로일 수 있다. 메모리는 소프트웨어 명령들 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 RAM, ROM, DRAM, 정적 RAM, 플래시 RAM, 플래시 ROM 또는 다른 타입의 메모리를 포함할 수 있다.
도 3은 제시된 실시예에 따른 구동 모터(102A)(또는 102B)의 컴포넌트들 및 구동 모터 냉각 시스템(200)의 컴포넌트들의 일부를 도시한다. 구동 모터(102A)는 케이스(302), 단부-권선들(305)을 포함하며 케이스(302)에 연결된 고정자(304), 고정자 구동 전자 장치(미도시), 케이스에 연결된 적어도 하나의 회전자 베어링(도 3에 미도시), 및 적어도 하나의 회전자 베어링을 통해 케이스(302)에 연결되는 회전자(303)를 포함한다. 회전자(303)는 내측 벽(310), 외측 벽(312), 제 1 원위 단부 및 제 2 원위 단부를 갖는 빈 원통형 몸체(308)를 포함한다. 회전자(303)는 또한 빈 원통형 몸체(308)의 제 1 원위 단부에 연결되는 제 1 샤프트 부분(314) 및 빈 원통형 몸체(308)의 제 2 원위 단부에 연결되는 제 2 샤프트 부분(316)을 포함한다. 제 2 샤프트 부분(316)은 제 2 샤프트 부분과 함께 형성되는 유체 공급 튜브(318)를 포함하고, 유체 공급 튜브(318)는 유체 수용 단부(320) 및 유체 공급 단부(322)를 가진다. 유체 공급 단부(322)는 빈 원통형 몸체(308)의 중심 내측 부분으로 연장한다. 제 2 샤프트 부분(316)의 유체 공급 단부(322)는 유체를 빈 원통형 몸체(308)의 내측 벽(310)으로 스프레잉하도록 구성되는 복수의 유체 스프레이 포트들(324)을 포함한다. 회전자(303)는 또한 빈 원통형 몸체(308)의 제 1 원위 단부 및 제 2 원위 단부에 인접하게 형성되는 복수의 유체 출구 포트들(326)을 포함한다.
빈 원통형 몸체(308)의 내측 벽(310)으로부터 복수의 유체 출구 포트들(326)까지의 거리는, 회전자(303)가 회전하는 동안, 예를 들어, 모터(102A)가 서비스되는 차량(100)의 움직임을 야기할 때, 회전자 냉각을 지원하기 위한 특정된 유체 두께에 기초한다. 이러한 특정된 유체 두께는 유체의 점성, 회전자(303)의 회전 속도 및 유체의 온도에 기초한다. 내측 벽(310), 복수의 유체 출구 포트들(326) 및 특정된 유체 두께 사이의 관계는 도 4 및 5와 관련하여 추가적으로 설명될 것이다.
회전자(303)는 또한 빈 원통형 몸체(308)의 외측 벽(312)과 연결되는 원통형 라미네이트 스택(306)을 포함한다. 원통형 라미네이트 스택(306)은 복수의 영구 자석들 및 절연 물질을 포함한다. 고정자(304)는 고정자 단부-권선들(305)에 의해 상호연결된 복수의 고정자 권선들(미도시)을 포함한다. 일 실시예에서, 전기 모터는 3상 4-폴(pole) 전기 모터이다. 이러한 실시예에서, 고정자(304)는 4-폴 구성에서 상이한 3상 권선들을 포함하며, 원통형 라미네이트 스택(306)은 3상 4-폴 구성에 대응하도록 배치된 자석들을 포함한다.
구동 모터 유체 펌프(204)는 구동 모터 유체 펌프 출력(307) 및 구동 모터 유체 펌프 입력(309)를 가진다. 구동 모터 냉각 시스템(200)은 유체 순환 배관(fluid circulation piping)을 포함하며, 유체 순환 배관은 구동 모터 유체 펌프 출력(307) 및 회전자 제 2 샤프트 부분(316)의 유체 수용 단부(320) 사이에 연결된 출력 부분을 가진다. 또한, 유체 순환 배관은 케이스(302) 상의 유체 수집 개구(311) 및 구동 모터 유체 펌프 입력(309) 사이에 연결된 입력 부분을 포함한다. 구동 모터 유체 펌프 전자 장치(208)는 구동 모터 유체 펌프(204)(및 연관된 밸브들)가 저장소(206)로부터 유체 공급 튜브(318)의 유체 수용 단부(320)로 유체를 펌핑하도록 지시한다. 유체는 케이스(302)의 유체 수집 개구(311)를 통해 구동 모터 유체 펌프(204)로 재순환된다. 고정자 구동 전자 장치 및 구동 모터 유체 펌프 전자 장치는 비활성 모드(inactive mode), 폐열 모드(waste heat mode) 및 회전자/고정자 냉각 모드에서 동작하도록 설계된다.
폐열 모드에서, 고정자 구동 전자 장치는 회전자(303)의 회전을 야기하지 않고 고정자(304)로 전력을 제공한다. 또한, 폐열 모드에서, 구동 모터 유체 펌프(204)는 적어도 실질적으로 유체로 빈 원통형 몸체(308)를 채운다. 이러한 폐열 모드 동작은 구동 모터 유체 펌프(204)가 유체를 가열시키기 위해 고정자(304)의 단부-권선들(305) 상에서 유체를 순환시키도록 야기한다. 고정자(304)의 단부-권선들(305)로부터 생성된 폐열은 유체에 의해 수집되고 열 교환기(210)로 순환된다. 그 다음에 가열된 유체는 배터리(106)를 가열하기 위해 배터리의 냉각제 튜브들(214)로 전달될 수 있다. 이러한 동작들은 도 7과 관련하여 추가적으로 설명될 것이다.
회전자/고정자 냉각 모드에서, 고정자 구동 전자 장치는 전기 차량(100)의 구동 상황의 전력 요구들에 기초하여 회전자(303)의 회전을 야기하기 위해 고정자(304)로 전력을 제공한다. 또한, 구동 모터 유체 펌프(204)는 전기 모터의 고정자(304) 및 회전자(303)의 동작 온도를 관리하기 위해 유체를 순환시킨다. 구동 모터 유체 펌프(204)는 유체를 열 교환기(210)로 순환시킨다. 열 교환기(210)는 유체를 냉각시키거나 또는 배터리(106) 워밍(warming)을 위해 유체로부터의 열을 이용할 수 있다.
도 4는 제시된 실시예에 따른, 특히 유체가 유동하는 방식을 보여주는, 구동 모터(102A)의 컴포넌트들 및 구동 모터 냉각 시스템의 컴포넌트들의 일부를 도시한다. 도 3 및 4에서의 도면부호는 유체 유동 및 열 유동을 표시하기 위해 도 4에 포함된 화살표들과 일관된다. 도 4의 박스(참조번호 1)에서, 유체(도 4의 실시예에서 오일)는 유체 수용 단부(320)에서 유체 공급 튜브(318)로 진입한다. 제 2 샤프트 부분(316)의 단조된(forged) 내부 익스텐션일 수 있는, 유체 공급 튜브(318)는 제 2 샤프트 부분(316)의 유체 공급 단부(322)를 향하여 유체를 전달한다. 도 4의 박스(참조번호 2)에서, 유체는 유체 스프레이 포트들(324)을 통해 유체 공급 튜브(318)를 나간다. 회전자(303)가 스핀(spin)하고 있을 때 유체의 펌핑 압력 및 원심력은 유체가 빈 원통형 몸체(308)의 내측 벽(310)으로 수용되도록 야기한다. 회전자(303)가 스핀하고 있을 때, 도 4의 박스(참조번호 3)에서 표시된 바와 같이, 오일은 내측 벽(310)의 중심 부분에 0.5mm 두께의 층(또는 다른 실시예들에서 다른 두께)을 형성하고 유체 출구 포트들(326)을 향하여 내측 벽(310)을 따라 진행한다. 도 4의 박스(참조번호 4)에서 표시된 바와 같이, 유체는 유체 출구 포트들(326)을 통해 회전자(303)를 나가게 되며, 일정한 유동 및 열 전달을 제공한다.
도 3 및 4에서, 구동 모터 유체 펌프(204)는 정규적인 냉각제 펌프가 아님을 유의하도록 한다. 구동 모터 유체 펌프(204)가 회전자(303)을 통해서 펌핑하는 유체는, 절연성 액체가 아닌, 물/글리콜(glycol) 유체일 수 없고, 오일이며, 그리하여 구동 모터 유체 펌프(204)는 여기에서 설명되는 실시예들에서 오일 펌프이다. 또한, 여기에서 설명되는 회전자 냉각 구조 및 방법은 임의의 다른 고정자 냉각 방법과 함께 사용될 수 있다. 여기에서 설명되는 회전자 냉각은 하나 이상의 고정자 냉각 브랜치(branch)들과 직렬로 또는 병렬로 이루어질 수 있다.
도 5a 및 5b는 회전자(303)의 빈 중심 부분 내에 있는 유체 출구 포트들의 구성을 상세하게 나타내는, 대표적인 실시예에 따른 회전자(303)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 유체는 회전자(303)의 내부로부터 유체 출구 포트들(326)을 나가게 된다. 폐열 모드에서, 구동 모터 유체 펌프는 유체로 빈 원통형 몸체(308)를 채우며, 유체는 펌핑 압력에 의해 유체 출구 포트들(326)로부터 나오도록 강제된다.
도 4, 5a 및 5b 모두를 참조하면, 회전자/고정자 냉각 모드 동안, 회전자(303)의 회전에 의해 야기되는 원심력은 유체가 빈 원통형 몸체(308)의 내측 벽(310)에 필름을 형성하도록 야기한다. 유체가 내측 벽을 따라 이동할 때 필름의 두께는 유체 출구 포트들(326)의 최외측 부분 및 내측 벽(310)으로부터의 거리뿐만 아니라 점성 및 온도와 같은 유체 특성들, 회전자(303)의 각속도 및 다른 인자들에 기초한다. 일 실시예에서, 이러한 치수(dimension)는 0.5mm이다. 유체는 내측 벽(310)의 중심 부분으로부터 빈 원통형 몸체(308)의 원위 부분들로 유동하며, 복수의 유체 출구 포트들(326)은 빈 원통형 몸체(308) 내에 형성된다. 유체가 유체 스프레이 포트들(324)을 나갈 때 유체는 제 1 온도에 있으며 중심 부분에서 내측 벽(310) 상에 수집된다. 유체가 빈 원통형 몸체(308)의 원위 단부들을 향하여 내측 벽(310)을 따라서 유동할 때, 유체는 회전자(303)로부터 열을 수집하고 유체는 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있게 된다. 그리하여, 회전자 냉각 시스템의 구조를 통해, 회전자(303)의 중심 부분으로 더 많은 냉각이 제공되며, 회전자(303)의 중심 부분에서 더 많은 열이 생성된다. 이러한 장점은 회전자(303)의 보다 균일한 온도 제어를 가능하게 한다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예들에 따른 구동 모터의 동작을 도시한다. 회전자(303)는 회전자(303)에 고정된 적어도 하나의 오일 분배 링(602)을 포함한다. 오일 분배 링(602)은 고정자 단부-권선들(305)을 향하여 유체 출구 포트들(326)을 통해 빈 원통형 몸체(308)를 나가는 유체(오일)를 굴절(deflect)시킨다. 유체의 굴절은 폐열 모드 및 회전자/고정자 냉각 모드 모두 동안에 수행된다. 도 6a는 회전자(303)의 근위(proximal) 단부에 위치되는 오일 분배 링(602)을 상세하게 도시한다. 도 6b는 빈 원통형 몸체(308)의 안쪽으로부터, 유체 출구 포트(326)를 나와서, 오일 분배 링(602)을 대향하여, 고정자 단부-권선들(305)로 향하는 유체 유동(화살표 방향)을 도시한다. 도 6c는 고정자 단부-권선들(305)을 향하는 오일 분배 링(602)으로부터의 유체 유동을 도시한다. 도 6d는 유체 출구 포트(326)로부터 라미네이트 스택(306)을 지나서 고정자 단부-권선들(305)을 향하는 유체 유동을 도시한다.
도 7은 제시된 실시예에 따른 전기 모터 냉각 및 배터리 히팅 동작들(700)을 도시하는 플로우 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 전기 모터 냉각 및 배터리 히팅 동작들은 비활성 모드(단계 702), 폐열 모드(단계 704) 및 회전자/고정자 냉각 모드(단계 718)를 포함한다. 전기차가 사용되지 않을 때, 배터리(106)가 수용가능한 동작 온도 범위 내에 있을 때, 그리고/또는 회전자/고정자가 냉각을 필요로 하지 않을 때, 비활성 모드(단계 702)가 사용된다. 배터리(106)(또는 전기 차량(100)의 다른 컴포넌트)의 열관리가 배터리(106)의 워밍을 요구할 때, 폐열 모드(단계 704)가 수행된다. 추운 장소들에서, 배터리(106)의 온도는 주변 온도에 기인하여 화씨 -30도만큼 낮을 수 있다. 배터리(106)가 전기 차량(100)을 구동시키기 위해 충분하게 기능을 수행하도록 하기 위해, 배터리(106)의 온도는 적어도 － 화씨 10도까지 상승되어야 한다. 폐열 모드(단계 704)는 이러한 목적으로 제공된다.
폐열 모드에서, 전기 모터의 회전자(303)가 회전하도록 야기함이 없이 전기 모터의 고정자는 고정자의 단부-권선들(및 회전자(303)뿐만 아니라 고정자(304)의 다른 부분들)을 가열하기 위하여 전력을 공급받는다(단계 706). 회전자(303) 회전없이 전력 공급되는 이러한 고정자(304)는 고정자 구동 전자 장치에 의해 DC 전압/전류를 고정자로 인가함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 회전자(303) 회전없이 전력 공급되는 고정자(304)는 동일한 AC 구동 신호를 고정자 권선들의 위상들 각각으로 인가함으로써 달성될 수 있다. 그 다음에 구동 모터 유체 펌프(204)는 유체를 회전자(303)의 빈 원통형 몸체(308)로 펌핑하도록 동작한다(단계 708). 이러한 펌핑은 빈 원통형 몸체(308)가 적어도 실질적으로 채워질때까지 계속된다. 빈 원통형 몸체(308)가 채워질때까지 펌핑을 계속함으로써, 유체는 유체 출구 포트들(326)을 통해 빈 원통형 몸체(308)를 나와서 고정자 단부-권선들(305)로 유동하며, 여기서 유체는 고정자 단부-권선들(305)로부터의 열을 모은다(단계 710). 오일 분배 링(602)이 유체를 고정자 단부-권선들(305)로 향하게 하는데 보조할 수 있다. 단계 710의 동작은 전기 모터의 케이스(302)가 적어도 실질적으로 유체로 채워지도록 할 수 있다. 그 다음에 가열된 유체는 열 교환기(210)를 통해 순환하는 냉각제를 가열시키기 위해 열 교환기(210)로 펌핑된다(단계 712). 그 다음에 가열된 냉각제는 배터리(106)를 가열시키기 위해 냉각제 튜브들(214)을 통해 순환된다. (단계 716에서 결정되는 바와 같이) 배터리가 수용가능한 동작 온도로 가열될 때까지 유체 가열 및 순환 동작들이 계속된다. 배터리가 수용가능한 동작 온도로 가열되면, 동작은 비활성 모드로 리턴한다(단계 702).
폐열 모드는 먼저 구동 모터 유체 펌프(204) 및 유체를 수용가능한 동작 온도로 워밍하며 시작할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 모터 유체 펌프(204)는 유체 저장소(206)에 잠겨있으며(submerged) 유체에 대한 작은 히터로서 동작한다. 이러한 경우에, 구동 모터 유체 펌프(204)는 단지 열을 생산하고 토크가 없거나 거의 없도록 매우 비효율적으로 동작하게 된다. 구동 모터 유체 펌프(204) 및 유체가 워밍되면, 폐열 모드는 계속하여 배터리(106)를 워밍할 수 있다. 로컬 핫 스팟(local hot spot)들은 유체를 빨아드리도록(suck in) 그리고 동시에 차가운 오일을 빨아들임으로써 구동 모터 유체 펌프(204) 주변에서 다운스트림 냉각 및 윤활 시스템으로 빨아드리도록 구동 모터 유체 펌프(204)를 구동시키도록 허용한다. 이러한 차가운 오일은 후속적으로 가열될 것이며, 이는 폐열 모드를 계속 진행하도록 유체 온도를 훨씬 빠르게 상승시킬 것이다.
도 7의 폐열 모드 동작들(704)은 여기에서 이전에 설명된 회전자 및 고정자 구조들과 상이한 회전자 및 고정자 구조들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상이한 유체 공급 튜브 구조는 유체를 회전자의 빈 원통형 몸체(308)로 공급하는데 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 유체 공급 튜브는 회전자의 샤프트로부터 분리될 수 있다. 또한, 유체가 회전자의 빈 원통형 몸체(308)를 나가도록 그리고/또는 고정자의 단부-권선들(305)로 향하도록 상이한 구조가 사용될 수 있다.
회전자/고정자 냉각 모드(단계 718)에서, 고정자는 전기 차량(100)을 추진시키는데 요구되는대로 회전자를 회전시키도록 인에이블된다(단계 720). 유체는 선택된 유동 레이트에서 구동 모터 유체 펌프(204)에 의해 빈 원통형 몸체(308)로 펌핑된다(단계 722). 유체는 빈 원통형 몸체(308)의 원위 단부들을 향하여 빈 원통형 몸체(308)의 내측 벽(310)을 따라서 유동하고, 그 과정에서 회전자(303)로부터 열을 수집하고, 그 다음에 고정자의 단부-권선들(305)을 향하여 유체 출구 포트들(326)을 통해 빈 원통형 몸체(308)를 나오게 된다(단계 724). 그 다음에 유체는 선택적으로 유체의 냉각을 위해 열 교환기(210)로 전달된다(단계 726). (단계 728에서 결정되는 바와 같이) 냉각 레이트를 변경하기 위해 유동 레이트 조정이 필요한 경우에, 유체 유동 레이트가 수정된다(단계 730). 그렇지 않다면, 동작은 단계 722로 리턴한다. 차량이 동작들을 중단할 때 또는 회전자/고정자가 더 이상 냉각을 필요로 하지 않는 경우에 회전자/고정자 냉각 모드는 중단된다.
전술한 명세서에서, 본 개시 내용은 특정한 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하는 바와 같이, 여기에서 제시된 다양한 실시예들은 본 개시 내용의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 방식들로 수정되거나 또는 구현될 수 있다. 그에 따라, 이러한 기재 내용은 설명하기 위한 것으로 간주되어야 하며, 제시된 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품(product)의 다양한 실시예들을 만들고 이용하는 방식을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 가르치기 위한 목적으로 설명된 것이다. 여기에서 도시되고 설명된 개시 내용의 형태들은 대표적인 실시예들로서 취해진 것임을 이해해야 할 것이다. 동등한 엘리먼트들, 재료들, 공정들 및 단계들이 여기에 대표적으로 도시되고 설명된 엘리먼트들, 재료들, 프로세스들 및 단계들을 대체할 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 특정한 특징들은 다른 특징들의 이용과 독립적으로 활용될 수 있으며, 이들 모두는 본 개시 내용의 이러한 설명의 장점을 가지게 된 후에 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
여기에서 설명되는 루틴들, 방법들, 단계들, 동작들 또는 이들의 부분들은 소프트웨어 및 펌웨어 명령들을 이용하여 전자 장치, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들을 통해 구현될 수 있다. "프로세서"는 데이터, 신호들 또는 다른 정보를 처리하는 임의의 하드웨어 시스템, 하드웨어 메커니즘 또는 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 프로세서는 중앙 처리 유닛, 다수의 프로세싱 유닛들, 기능을 달성하기 위한 전용 회로 또는 다른 시스템들을 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들은, 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASICs), 프로그래밍가능한 로직 디바이스들, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 광학적, 화학적, 생물학적, 양자 또는 나노-엔지니어링 시스템들, 컴포넌트들 및 메커니즘들을 이용함으로써, 하나 이상의 디지털 컴퓨터들 또는 프로세서들에서 소프트웨어 프로그래밍 또는 코드를 이용함으로써 구현될 수 있다. 여기에 대표적으로 제공되는 개시 내용 및 설명 내용에 기초하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명을 구현하기 위한 다른 방식들 또는 방법들을 이해할 것이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)", "포함한다(include)", "포함하는(including)", "가진다(have)", "가지는(having)" 또는 이들의 임의의 문맥상의 변형들은 비-배타적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 엘리먼트들의 리스트를 포함하는 프로세스, 제품, 물품 또는 장치는 단지 이러한 엘리먼트들로 반드시 한정되는 것은 아니며, 이러한 프로세스, 제품, 물품 또는 장치에 고유하거나 또는 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 다르게 언급되지 않는한, "또는"은 포함적인 "또는"을 지칭하며 배타적인 "또는"을 지칭하지 않는다. 예를 들어, 조건 "A 또는 B"는 다음 중 임의의 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 미존재)이다, A는 거짓(또는 미존재)이고 B는 참(또는 존재)이다, A 및 B 모두 참(또는 존재)이다.
단계들, 동작들 또는 계산들이 특정한 순서로 제시될 수 있더라도, 이러한 순서는 상이한 실시예들에서 변경될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 다수의 단계들이 순차적으로 도시되는 범위에 있어서, 대안적인 실시예들에 있는 이러한 단계들의 몇몇 조합은 동시에 수행될 수 있다. 여기에서 설명된 동작들의 순서는 다른 프로세스에 의해 인터럽트되거나, 중지되거나, 반대로 되거나 또는 제어될 수 있다.
또한, 특정한 적용에 따라 유용한 경우에, 도면들/그림들에서 설명된 엘리먼트들 중 하나 이상의 엘리먼트는 보다 분리되거나 또는 통합된 방식으로 구현될 수 있거나, 또는 심지어 특정 경우들에서 제거되거나 또는 동작하지 않게 할 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 전기 모터로서,
    케이스;
    단부-권선(end-winding)들을 포함하는 고정자;
    회전자 베어링들을 통해 상기 케이스에 연결되는 회전자;
    구동 모터 유체 펌프; 및
    구동 모터 전자 장치(electronics)를 포함하며,
    상기 회전자는,
    내측 벽, 외측 벽, 제 1 원위(distal) 단부 및 제 2 원위 단부를 가지는 빈(hollow) 원통형 몸체;
    상기 빈 원통형 몸체의 상기 제 1 원위 단부에 연결되는 제 1 샤프트 부분;
    상기 빈 원통형 몸체의 상기 제 2 원위 단부에 연결되는 제 2 샤프트 부분;
    유체 수용 단부(fluid receive end) 및 유체 공급 단부(fluid feed end)를 가지는 유체 공급 튜브(fluid feed tube) ― 상기 유체 공급 단부는 상기 빈 원통형 몸체 안으로 연장함 ―; 및
    복수의 유체 출구 포트들을 포함하며,
    상기 구동 모터 유체 펌프는 유체를 상기 유체 공급 튜브의 상기 유체 수용 단부로 펌핑(pump)하며,
    폐열 모드(waste heat mode)에서,
    상기 구동 모터 전자 장치는 상기 회전자의 회전을 야기하지 않고 상기 고정자에 전력을 공급하고;
    상기 빈 원통형 몸체로부터의 상기 유체가 상기 고정자 단부-권선들로부터 열을 수집(collect)하게 하도록 상기 구동 모터 유체 펌프는 상기 빈 원통형 몸체를 상기 유체로 적어도 부분적으로 채우고(fill); 그리고
    상기 구동 모터 유체 펌프는 배터리를 가열하기 위해 상기 유체를 열 교환기로 순환시키는,
    전기 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 샤프트 부분은 상기 제 2 샤프트 부분 내에 형성되는 상기 유체 공급 튜브를 포함하는,
    전기 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    유체 순환 배관(fluid circulation piping)을 더 포함하며,
    상기 유체 순환 배관은,
    구동 모터 유체 펌프 출력 및 상기 제 2 샤프트 부분의 상기 유체 수용 단부 사이에 연결된 출력 부분; 및
    상기 케이스 상의 유체 수집 포인트(fluid collection point) 및 구동 모터 유체 펌프 입력 사이에 연결된 입력 부분을 가지는,
    전기 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체를 냉각시키도록 구성되는 라디에이터를 더 포함하는,
    전기 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 모터 유체 펌프 및 상기 라디에이터 사이에 연결되는 열 교환기를 더 포함하는,
    전기 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 공급 튜브의 상기 유체 공급 단부는 유체를 상기 빈 원통형 몸체의 상기 내측 벽으로 스프레잉(spray)하도록 구성되는 복수의 유체 스프레이 포트들을 포함하는,
    전기 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전자에 연결되고, 유체를 상기 복수의 유체 출구 포트들로부터 상기 고정자 단부-권선들로 굴절(deflect)시키도록 구성되는 오일 분배 링을 더 포함하는,
    전기 모터.
  8. 전기 모터로서,
    케이스;
    단부-권선들을 포함하는 고정자;
    회전자 베어링들을 통해 상기 케이스에 연결되는 회전자;
    구동 모터 유체 펌프; 및
    구동 모터 전자 장치를 포함하며,
    상기 회전자는,
    빈 원통형 몸체, 제 1 샤프트 부분 및 제 2 샤프트 부분;
    유체 수용 단부 및 유체 공급 단부를 가지는 유체 공급 튜브 ― 상기 유체 공급 단부는 상기 빈 원통형 몸체 안으로 연장함 ―; 및
    상기 빈 원통형 몸체의 내부 및 상기 빈 원통형 몸체의 외부 사이에 대응하는 통로(passage)들을 형성하는 복수의 유체 출구 포트들을 포함하며,
    상기 구동 모터 유체 펌프는 유체를 상기 유체 공급 튜브의 상기 유체 수용 단부로 펌핑하며,
    폐열 모드에서,
    상기 구동 모터 전자 장치는 상기 회전자의 회전을 야기하지 않고 상기 고정자에 전력을 공급하고;
    상기 회전자 및 상기 고정자로부터 열을 수집하기 위해 상기 구동 모터 유체 펌프는 유체를 상기 유체 공급 튜브를 통해 상기 빈 원통형 몸체로, 상기 복수의 유체 출구 포트들로부터 나와서, 상기 고정자 단부-권선들로 순환시키고; 그리고
    상기 구동 모터 유체 펌프는 배터리를 가열하기 위해 상기 유체를 열 교환기로 순환시키는,
    전기 모터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 샤프트 부분은 상기 제 2 샤프트 부분 내에 형성되는 상기 유체 공급 튜브를 포함하는,
    전기 모터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유체 공급 튜브는 상기 회전자의 회전축을 따라 지향되는(oriented),
    전기 모터.
  11. 제 8 항에 있어서,
    유체 순환 배관을 더 포함하며,
    상기 유체 순환 배관은,
    구동 모터 유체 펌프 출력 및 상기 제 2 샤프트 부분의 상기 유체 수용 단부 사이에 연결된 출력 부분; 및
    상기 케이스 상의 유체 수집 포인트 및 구동 모터 유체 펌프 입력 사이에 연결된 입력 부분을 가지는,
    전기 모터.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 유체를 냉각시키도록 구성되는 라디에이터를 더 포함하는,
    전기 모터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동 모터 유체 펌프 및 상기 라디에이터 사이에 연결되는 열 교환기를 더 포함하는,
    전기 모터.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 유체 공급 튜브의 상기 유체 공급 단부는 유체를 상기 빈 원통형 몸체로 스프레잉하도록 구성되는 복수의 유체 스프레이 포트들을 포함하는,
    전기 모터.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전자에 연결되고, 유체를 상기 복수의 유체 출구 포트들로부터 상기 고정자 단부-권선들로 굴절시키도록 구성되는 오일 분배 링을 더 포함하는,
    전기 모터.
  16. 전기 모터를 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 전기 모터의 회전자가 회전하게 하지 않고 고정자의 단부-권선들을 가열하도록 상기 전기 모터의 상기 고정자로 전력을 공급하는 단계;
    가열된 유체를 생성하기 위해 적어도 상기 고정자의 단부-권선들로부터 열을 수집하도록 유체를 유체 공급 튜브를 통해 상기 회전자의 빈 원통형 몸체로, 상기 복수의 유체 출구 포트들을 통해 상기 회전자의 상기 빈 원통형 몸체로부터 나와서, 상기 고정자의 단부-권선들로 펌핑하는 단계; 및
    배터리를 가열하기 위해 상기 가열된 유체를 열 교환기로 펌핑하는 단계를 포함하는,
    전기 모터를 동작시키기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유체 공급 튜브는 상기 회전자의 회전축을 따라 지향되는,
    전기 모터를 동작시키기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 유체를 상기 빈 원통형 몸체로 펌핑하는 단계는 상기 유체를 상기 유체 공급 튜브로부터 상기 회전자의 상기 빈 원통형 몸체의 내측 벽으로 스프레잉하는 단계를 포함하는,
    전기 모터를 동작시키기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체를 상기 유체 공급 튜브로부터 스프레잉하는 단계는 상기 유체를 상기 빈 원통형 몸체의 내측 벽의 중심 부분으로 스프레잉하는 단계를 포함하는,
    전기 모터를 동작시키기 위한 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 열 교환기 및 상기 배터리 사이에서 냉각제(coolant)를 순환시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉각제는 상기 열 교환기에서 상기 가열된 유체에 의해 가열되는,
    전기 모터를 동작시키기 위한 방법.
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